[发明专利]一种异质结晶硅太阳电池钝化层的热处理方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳电池钝化层的后处理领域，特别涉及一种异质结晶硅太阳电池钝化层的热处理方法。

背景技术

太阳能光伏电池是目前最有前景的可再生能源利用方式之一。其中晶硅太阳电池由于其资源丰富，工艺成熟度高等优点占据并将很长时间的占据市场的主导地位。在目前正在发展的各类晶硅太阳电池技术中，以日本Sanyo公司生产的HIT电池为代表的晶硅异质结太阳电池以其高转换效率、适宜大规模量产的技术成熟度等优点受到人们的广泛关注。

人们普遍认为，晶体硅片表面钝化层对硅片表面的钝化效果是决定晶硅异质结太阳电池性能的关键所在。Sanyo公司的HIT电池的转换效率已经达到了23.0％。目前，用作该钝化层的材料主要有采用PECVD法或者热丝CVD法制备的a-Si:H薄膜或者PECVD法制备的a-SiOx:H薄膜，均得到了较好的钝化效果。对于Fz硅，经过钝化后少子寿命可达到ms量级。但人们发现，在制备好钝化层后，进行Ar气气氛、含氢气气氛或真空条件下在200～300℃进行热处理，可进一步改善钝化层对硅片表面的钝化效果。其中含氢气气氛最优。热处理后Fz硅的少子寿命可达5～6ms。a-Si:H或a-SiOx:H的钝化效果源于薄膜与硅片表面形成的硅氢键的结构，在合适温度和气氛下进行热处理，改变了膜中硅氢键的结构，从而改善了其钝化效果。但这一热处理过程所需时间较长，需要几个小时甚至更长，这一点不利于大批量的工业化生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种异质结晶硅太阳电池钝化层的热处理方法，该方法可改善钝化层对硅片表面的钝化效果，从而提高太阳电池的转换效率，并且相比于常规的惰性气体气氛、氢气气氛或真空热处理工艺，可大大缩短热处理工艺时间，提高生产效率。

本发明的一种异质结晶硅太阳电池钝化层的热处理方法，包括：

采用PECVD法或热丝CVD法制备异质结晶硅太阳电池钝化层薄膜，以PECVD法中产生的含氢等离子体的氢气气氛，对钝化层的硅片于200～300℃处理1min～60min；或者是以热丝CVD法产生的含氢原子的氢气气氛，对钝化层的硅片于200～300℃处理1min～60min。

所述钝化层薄膜厚于晶硅异质结太阳电池器件结构所需厚度。

所述以PECVD法中产生的含氢等离子体的氢气气氛对钝化层的硅片处理的工艺参数为：极板上所加射频功率密度为0.01～1.2W/cm²，气压为5～100Pa。

所述以热丝CVD法产生的含氢原子的氢气气氛对钝化层的硅片处理的工艺参数为：热丝的温度为1500～2200℃，气压为0.1～50Pa。

有益效果

本发明采用高能活性氢气气氛对具备a-Si:H或者a-SiOx:H作为钝化层的用于晶硅异质结太阳电池的硅片进行热处理，可改善钝化层对硅片表面的钝化效果，从而提高太阳电池的转换效率，并且相比于常规的惰性气体气氛、氢气气氛或真空热处理工艺，可大大缩短热处理工艺时间，提高生产效率，具有良好的应用前景。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

以PECVD法在清洗洁净的N型硅两侧表面各制备一层25nm的a-Si:H作为钝化层，钝化后的少子寿命为320μs。

以PECVD法产生的高能活性氢等离子体对沉积了钝化层的硅片进行热处理，具体工艺参数如下：采用13.56MHz的射频源激发等离子体，极板上所加射频功率密度为0.08W/cm²，气压25Pa，硅片加热到280℃，时间30min。

热处理后少子寿命达到了600μs，钝化层的厚度减薄到了15nm。如采用常规热处理，热处理时间需要120min左右。

实施例2

以热丝CVD法在清洗洁净的N型硅两侧表面各制备一层20nm的a-Si:H作为钝化层，钝化后的少子寿命为350μs。

以热丝CVD法产生的高能活性氢原子气氛对沉积了钝化层的硅片进行热处理，具体工艺参数如下：采用钨丝作为热丝，热丝温度加热到1800℃，气压10Pa，硅片加热到220℃，时间25min。